La ventilación es la introducción intencional de aire exterior en un espacio. La ventilación se utiliza principalmente para controlar la calidad del aire interior diluyendo y desplazando los contaminantes interiores; También se puede utilizar para controlar la temperatura interior, la humedad y el movimiento del aire para beneficiar el confort térmico , la satisfacción con otros aspectos del entorno interior u otros objetivos.
La introducción intencional de aire exterior normalmente se clasifica como ventilación mecánica, la ventilación natural , [2] o de modo mixto ventilación (ventilación híbrida).
- La ventilación mecánica es el flujo intencional de aire exterior impulsado por un ventilador hacia un edificio. Los sistemas de ventilación mecánica pueden incluir ventiladores de suministro (que empujan el aire exterior al interior de un edificio), ventiladores de extracción (que extraen el aire del edificio y, por lo tanto, provocan el mismo flujo de ventilación en un edificio) o una combinación de ambos. La ventilación mecánica a menudo es proporcionada por equipos que también se utilizan para calentar y enfriar un espacio.
- La ventilación natural es el flujo pasivo intencional de aire exterior hacia un edificio a través de aberturas planificadas (como rejillas, puertas y ventanas). La ventilación natural no requiere sistemas mecánicos para mover el aire exterior. En cambio, se basa completamente en fenómenos físicos pasivos, como la presión del viento o el efecto de chimenea . Las aberturas de ventilación natural pueden ser fijas o ajustables. Las aberturas ajustables se pueden controlar automáticamente (automatizadas), controladas por los ocupantes (operables) o una combinación de ambos.
- Los sistemas de ventilación de modo mixto utilizan procesos tanto mecánicos como naturales. Los componentes mecánicos y naturales se pueden utilizar al mismo tiempo, en diferentes momentos del día o en diferentes estaciones del año. [3] Dado que el flujo de ventilación natural depende de las condiciones ambientales, es posible que no siempre proporcione una cantidad adecuada de ventilación. En este caso, se pueden utilizar sistemas mecánicos para complementar o regular el flujo impulsado naturalmente.
La ventilación se describe típicamente como separada de la infiltración.
- La infiltración es el flujo circunstancial de aire desde el exterior hacia el interior a través de fugas (aberturas no planificadas) en la envolvente de un edificio . Cuando el diseño de un edificio se basa en la infiltración para mantener la calidad del aire interior, este flujo se conoce como ventilación accidental. [4]
El diseño de edificios que promueven la salud y el bienestar de los ocupantes requiere una comprensión clara de las formas en que el flujo de aire de ventilación interactúa, diluye, desplaza o introduce contaminantes dentro del espacio ocupado. Aunque la ventilación es un componente integral para mantener una buena calidad del aire interior, es posible que no sea satisfactoria por sí sola. [5] En escenarios donde la contaminación exterior deterioraría la calidad del aire interior, también pueden ser necesarios otros dispositivos de tratamiento como la filtración. En sistemas de ventilación de cocinas o campanas de extracción de laboratorio, el diseño de una captura eficaz de efluentes puede ser más importante que la cantidad total de ventilación en un espacio. De manera más general, la forma en que un sistema de distribución de aire hace que la ventilación fluya hacia adentro y hacia afuera de un espacio afecta la capacidad de una tasa de ventilación particular para eliminar los contaminantes generados internamente. La capacidad de un sistema para reducir la contaminación en un espacio se describe como su "eficacia de ventilación". Sin embargo, los impactos generales de la ventilación en la calidad del aire interior pueden depender de factores más complejos, como las fuentes de contaminación y las formas en que las actividades y el flujo de aire interactúan para afectar la exposición de los ocupantes.
Una serie de factores relacionados con el diseño y el funcionamiento de los sistemas de ventilación están regulados por varios códigos y normas. Normas que tratan el diseño y operación de los sistemas de ventilación con el fin de lograr la calidad del aire interior aceptable incluyen: normas ASHRAE 62.1 y 62.2, el Código Residencial Internacional, el Código Internacional de Mecánica, y el Reino Unido Reglamentos de Construcción Parte F . Otros estándares enfocados en la conservación de energía también impactan el diseño y operación de los sistemas de ventilación, incluyendo: Estándar 90.1 de ASHRAE y el Código Internacional de Conservación de Energía.
En muchos casos, la ventilación para la calidad del aire interior es simultáneamente beneficiosa para el control del confort térmico. En estos momentos, puede ser útil aumentar la tasa de ventilación más allá del mínimo requerido para la calidad del aire interior. Dos ejemplos incluyen el enfriamiento con economizador del lado del aire y el preenfriamiento ventilativo . En otros casos, la ventilación para la calidad del aire interior contribuye a la necesidad y al uso de energía por parte de equipos mecánicos de calefacción y refrigeración. En climas cálidos y húmedos, la deshumidificación del aire de ventilación puede ser un proceso particularmente intensivo en energía.
Se debe considerar la ventilación por su relación con la "ventilación" de los electrodomésticos y equipos de combustión, como calentadores de agua , hornos, calderas y estufas de leña. Lo más importante es que el diseño de la ventilación del edificio debe tener cuidado de evitar la corriente de retroceso de los productos de combustión de los aparatos con "ventilación natural" al espacio ocupado. Este problema es de mayor importancia para los edificios con envolventes más herméticas. Para evitar el peligro, muchos aparatos de combustión modernos utilizan "ventilación directa" que extrae el aire de combustión directamente desde el exterior, en lugar de desde el interior.
Tasas de ventilación para la calidad del aire interior [ editar ]
La tasa de ventilación, para los edificios CII, se expresa normalmente por la tasa de flujo volumétrico de aire exterior, introducido en el edificio. Las unidades típicas utilizadas son pies cúbicos por minuto (CFM) o litros por segundo (L / s). La tasa de ventilación también se puede expresar por persona o por unidad de área de piso, como CFM / p o CFM / ft², o como cambios de aire por hora (ACH).
Normas para edificios residenciales [ editar ]
Para los edificios residenciales, que dependen principalmente de la infiltración para satisfacer sus necesidades de ventilación, una medida de tasa de ventilación común es la tasa de cambio de aire (o cambios de aire por hora ): la tasa de ventilación por hora dividida por el volumen del espacio ( I o ACH ; unidades de 1 / h). Durante el invierno, la ACH puede variar de 0,50 a 0,41 en una casa herméticamente sellada al aire y de 1,11 a 1,47 en una casa poco sellada al aire. [6]
ASHRAE ahora recomienda tasas de ventilación que dependen del área del piso, como una revisión del estándar 62-2001, en el que el ACH mínimo era de 0.35, pero no menos de 15 CFM / persona (7.1 L / s / persona). A partir de 2003, el estándar se cambió a 3 CFM / 100 pies cuadrados (15 l / s / 100 metros cuadrados) más 7.5 CFM / persona (3.5 L / s / persona). [7]
Normas para edificios comerciales [ editar ]
Procedimiento de frecuencia de ventilación [ editar ]
El procedimiento de velocidad de ventilación se basa en la velocidad estándar y prescribe la velocidad a la que se debe suministrar aire de ventilación a un espacio y varios medios para acondicionar ese aire. [8] La calidad del aire se evalúa (a través de la medición de CO 2 ) y las tasas de ventilación se derivan matemáticamente utilizando constantes. El Procedimiento de calidad del aire interior utiliza una o más pautas para la especificación de concentraciones aceptables de ciertos contaminantes en el aire interior, pero no prescribe tasas de ventilación ni métodos de tratamiento del aire. [8]Esto aborda evaluaciones cuantitativas y subjetivas y se basa en el procedimiento de frecuencia de ventilación. También tiene en cuenta los posibles contaminantes que pueden no tener límites medidos o para los que no se establecen límites (como el formaldehído que se desprende de las alfombras y los muebles).
Ventilación natural [ editar ]
La ventilación natural aprovecha las fuerzas naturalmente disponibles para suministrar y eliminar aire en un espacio cerrado. Hay tres tipos de ventilación natural que ocurren en los edificios: ventilación impulsada por el viento , flujos impulsados por presión y ventilación por chimeneas . [9] Las presiones generadas por el " efecto chimenea " dependen de la flotabilidad del aire caliente o ascendente. La ventilación impulsada por el viento depende de la fuerza del viento predominante para tirar y empujar el aire a través del espacio cerrado, así como a través de las brechas en la envolvente del edificio.
Casi todos los edificios históricos se ventilaron de forma natural. [10] La técnica fue generalmente abandonada en los edificios más grandes de los Estados Unidos a finales del siglo XX cuando el uso del aire acondicionado se generalizó. Sin embargo, con la llegada del software avanzado Building Performance Simulation (BPS), los sistemas de automatización de edificios (BAS) mejorados, los requisitos de diseño de liderazgo en energía y diseño ambiental (LEED) y las técnicas de fabricación de ventanas mejoradas; La ventilación natural ha resurgido en los edificios comerciales tanto a nivel mundial como en los EE. UU. [11]
Los beneficios de la ventilación natural incluyen:
- Calidad del aire interior mejorada (IAQ)
- Ahorros de energía
- Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
- Control de ocupantes
- Reducción de las enfermedades de los ocupantes asociadas con el síndrome del edificio enfermo
- Mayor productividad de los trabajadores
Las técnicas y características arquitectónicas utilizadas para ventilar edificios y estructuras incluyen naturalmente, pero no se limitan a:
- Ventanas operables
- Ventilación de purga nocturna
- Ventanas del triforio y tragaluces ventilados
- Orientación del edificio
- Fachadas de captura de viento
Ventilación mecánica [ editar ]
La ventilación mecánica de edificios y estructuras se puede lograr mediante el uso de las siguientes técnicas:
- Ventilación de toda la casa
- Mezcla de ventilación
- Ventilación por desplazamiento
- Suministro de aire subaéreo dedicado
Ventilación controlada por demanda (DCV) [ editar ]
La ventilación controlada por demanda ( DCV , también conocida como ventilación de control por demanda) hace posible mantener la calidad del aire mientras se ahorra energía. [12] [13] ASHRAE ha determinado que: "Es consistente con el procedimiento de tasa de ventilación que se permita el uso del control de demanda para reducir el suministro total de aire exterior durante períodos de menor ocupación". [14] En un sistema DCV, los sensores de CO 2 controlan la cantidad de ventilación. [15] [16] Durante la ocupación máxima, los niveles de CO 2 aumentan y el sistema se ajusta para entregar la misma cantidad de aire exterior que utilizaría el procedimiento de tasa de ventilación. [17]Sin embargo, cuando los espacios están menos ocupados, los niveles de CO 2 se reducen y el sistema reduce la ventilación para conservar energía. El DCV es una práctica bien establecida, [18] y se requiere en espacios de alta ocupación según los estándares de energía de los edificios, como ASHRAE 90.1 . [19]
Ventilación personalizada [ editar ]
La ventilación personalizada es una estrategia de distribución de aire que permite a las personas controlar la cantidad de ventilación recibida. El enfoque entrega aire fresco más directamente a la zona de respiración y tiene como objetivo mejorar la calidad del aire inhalado. La ventilación personalizada proporciona una eficacia de ventilación mucho mayor que los sistemas de ventilación de mezcla convencionales al desplazar la contaminación de la zona de respiración mucho menos volumen de aire. Más allá de los beneficios mejorados de la calidad del aire, la estrategia también puede mejorar el confort térmico de los ocupantes, la calidad del aire percibida y la satisfacción general con el ambiente interior. Las preferencias individuales por la temperatura y el movimiento del aire no son iguales, por lo que los enfoques tradicionales para el control ambiental homogéneo no han logrado lograr una alta satisfacción de los ocupantes.Técnicas como la ventilación personalizada facilitan el control de un entorno térmico más diverso que puede mejorar la satisfacción térmica de la mayoría de los ocupantes.
Ventilación de extracción local [ editar ]
La ventilación por extracción local aborda el problema de evitar la contaminación del aire interior por fuentes específicas de alta emisión mediante la captura de contaminantes en el aire antes de que se propaguen al medio ambiente. Esto puede incluir control de vapor de agua, control de bioefluentes de inodoros, vapores de solventes de procesos industriales y polvo de maquinaria para trabajar madera y metal. El aire se puede expulsar a través de campanas presurizadas o mediante el uso de ventiladores y presurizando un área específica. [20]
Un sistema de escape local se compone de 5 partes básicas.
- Una campana que captura el contaminante en su origen.
- Conductos para transportar el aire
- Un dispositivo de limpieza de aire que elimina / minimiza el contaminante
- Un ventilador que mueve el aire a través del sistema.
- Una chimenea de escape a través de la cual se descarga el aire contaminado [20]
En el Reino Unido, el uso de sistemas LEV tiene regulaciones establecidas por el Ejecutivo de Salud y Seguridad (HSE) que se conocen como Control de Sustancias Peligrosas para la Salud ( CoSHH ). Bajo CoSHH, la legislación está establecida para proteger a los usuarios de los sistemas LEV al garantizar que todos los equipos se prueben al menos cada catorce meses para garantizar que los sistemas LEV estén funcionando adecuadamente. Todas las partes del sistema deben ser inspeccionadas visualmente y probadas minuciosamente y, cuando se encuentre alguna pieza defectuosa, el inspector debe emitir una etiqueta roja para identificar la pieza defectuosa y el problema.
El propietario del sistema LEV debe reparar o reemplazar las piezas defectuosas antes de poder utilizar el sistema.
Ventilación inteligente [ editar ]
La ventilación inteligente es un proceso para ajustar continuamente el sistema de ventilación en el tiempo y, opcionalmente, por ubicación, para proporcionar los beneficios de IAQ deseados mientras se minimiza el consumo de energía, las facturas de servicios públicos y otros costos que no son de IAQ (como molestias térmicas o ruido). Un sistema de ventilación inteligente ajusta las tasas de ventilación en el tiempo o por ubicación en un edificio para responder a uno o más de los siguientes: ocupación, condiciones térmicas y de calidad del aire al aire libre, necesidades de la red eléctrica, detección directa de contaminantes, operación de otros movimientos de aire y sistemas de limpieza de aire. Además, los sistemas de ventilación inteligentes pueden proporcionar información a los propietarios de edificios, ocupantes y gerentes sobre el consumo de energía operativa y la calidad del aire interior, así como señalar cuando los sistemas necesitan mantenimiento o reparación.Responder a la ocupación significa que un sistema de ventilación inteligente puede ajustar la ventilación según la demanda, como reducir la ventilación si el edificio está desocupado. La ventilación inteligente puede cambiar la ventilación en el tiempo a períodos en los que a) las diferencias de temperatura interior-exterior son menores (y están alejadas de las temperaturas y la humedad máximas al aire libre), b) cuando las temperaturas interior-exterior son apropiadas para el enfriamiento ventilativo, oc) cuando la calidad del aire exterior es aceptable. Responder a las necesidades de la red eléctrica significa brindar flexibilidad a la demanda de electricidad (incluidas las señales directas de los servicios públicos) e integración con las estrategias de control de la red eléctrica. Los sistemas de ventilación inteligentes pueden tener sensores para detectar el flujo de aire, las presiones de los sistemas o el uso de energía del ventilador de tal manera que las fallas de los sistemas se puedan detectar y reparar.así como cuando los componentes del sistema necesitan mantenimiento, como el reemplazo del filtro.[21]
Ventilación y combustión [ editar ]
La combustión (p. Ej., Chimenea , calentador de gas , vela , lámpara de aceite , etc.) consume oxígeno mientras produce dióxido de carbono y otros gases y humo nocivos para la salud , que requieren aire de ventilación. Una chimenea abierta promueve la infiltración (es decir, la ventilación natural) debido al cambio de presión negativa inducido por el aire boyante y más cálido que sale a través de la chimenea. El aire caliente generalmente se reemplaza por aire frío más pesado.
La ventilación en una estructura también es necesaria para eliminar el vapor de agua producido por la respiración , la quema y la cocción , y para eliminar los olores. Si se permite que se acumule vapor de agua, puede dañar la estructura, el aislamiento o los acabados. [ cita requerida ] Cuando está en funcionamiento, un acondicionador de aire generalmente elimina el exceso de humedad del aire. Un deshumidificador también puede ser apropiado para eliminar la humedad del aire.
Cálculo de la tasa de ventilación aceptable [ editar ]
Las pautas de ventilación se basan en la tasa de ventilación mínima requerida para mantener niveles aceptables de bioeffluentes. El dióxido de carbono se utiliza como punto de referencia, ya que es el gas de mayor emisión a un valor relativamente constante de 0,005 L / s. La ecuación de balance de masa es:
Q = G / (C i - C a )
- Q = tasa de ventilación (L / s)
- G = tasa de generación de CO 2
- C i = concentración de CO 2 interior aceptable
- C a = concentración de CO 2 ambiental [22]
Fumar y ventilación [ editar ]
La norma ASHRAE 62 establece que el aire extraído de un área con humo de tabaco ambiental no debe recircular hacia aire libre de ETS. Un espacio con ETS requiere más ventilación para lograr una calidad de aire percibida similar a la de un ambiente de no fumadores.
La cantidad de ventilación en un área ETS es igual a la cantidad de área libre de ETS más la cantidad V, donde:
V = DSD × VA × A / 60E
- V = caudal adicional recomendado en CFM (L / s)
- DSD = densidad de tabaquismo de diseño (número estimado de cigarrillos fumados por hora por unidad de área)
- VA = volumen de aire de ventilación por cigarrillo para la habitación que se está diseñando (ft 3 / cig)
- E = eficacia de eliminación de contaminantes [23]
Historia [ editar ]
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Se encontraron sistemas de ventilación primitivos en el sitio arqueológico de Pločnik (perteneciente a la cultura Vinča ) en Serbia y se construyeron en los primeros hornos de fundición de cobre. El horno, construido en el exterior del taller, presentaba salidas de aire en forma de tubería de tierra con cientos de pequeños orificios en ellos y un prototipo de chimenea para garantizar que el aire ingrese al horno para alimentar el fuego y que el humo salga de manera segura. [24]
La ventilación pasiva y los sistemas de refrigeración pasiva se escribieron ampliamente en todo el Mediterráneo durante la época clásica. Tanto las fuentes de calor como las fuentes de refrigeración (como fuentes y depósitos de calor subterráneos) se utilizaron para impulsar la circulación del aire, y los edificios se diseñaron para fomentar o excluir corrientes de aire, según el clima y la función. Los baños públicos a menudo eran particularmente sofisticados en su calefacción y refrigeración. Las casas de hielo tienen milenios y formaban parte de una industria del hielo bien desarrollada en la época clásica.
El desarrollo de la ventilación forzada fue estimulado por la creencia común a fines del siglo XVIII y principios del XIX en la teoría del miasma de la enfermedad , donde se pensaba que los 'aires' estancados propagaban la enfermedad. Uno de los primeros métodos de ventilación fue el uso de un fuego de ventilación cerca de un respiradero que haría que el aire en el edificio circulara a la fuerza. El ingeniero inglés John Theophilus Desaguliers proporcionó un ejemplo temprano de esto, cuando instaló fuegos de ventilación en los tubos de aire en el techo de la Cámara de los Comunes . Comenzando con el Covent Garden Theatre , los candelabros de gas en el techo a menudo se diseñaron especialmente para desempeñar una función de ventilación.
Sistemas mecánicos [ editar ]
A mediados del siglo XIX se desarrolló un sistema más sofisticado que implicaba el uso de equipos mecánicos para hacer circular el aire. El ingeniero Stephen Hales puso en marcha un sistema básico de fuelles para ventilar la prisión de Newgate y los edificios periféricos a mediados del siglo XVIII. El problema con estos primeros dispositivos era que requerían trabajo humano constante para funcionar. David Boswell Reid fue llamado a testificar ante un comité parlamentario sobre diseños arquitectónicos propuestos para la nueva Cámara de los Comunes , después de que la antigua se quemara en un incendio en 1834. [25] En enero de 1840, Reid fue nombrado por el comité de la Cámara de los Comunes . Señoresque se ocupa de la construcción del reemplazo de las Casas del Parlamento. El puesto estaba en la capacidad de ingeniero de ventilación, en efecto; y con su creación comenzó una larga serie de disputas entre Reid y Charles Barry , el arquitecto. [27]
Reid abogó por la instalación de un sistema de ventilación muy avanzado en la nueva casa. Su diseño tenía aire que se aspiraba a una cámara subterránea, donde se calentaría o se enfriaría. Luego ascendería a la cámara a través de miles de pequeños orificios perforados en el piso y sería extraído a través del techo mediante un fuego de ventilación especial dentro de una gran chimenea. [28]
La reputación de Reid se hizo gracias a su trabajo en Westminster. Leeds and Selby Railway le encargó un estudio de la calidad del aire en 1837 en su túnel. [29] Los barcos de vapor construidos para la expedición a Níger de 1841 estaban equipados con sistemas de ventilación basados en el modelo Westminster de Reid. [30] El aire se secó, se filtró y se pasó sobre carbón. [31] [32] El método de ventilación de Reid también se aplicó más completamente a St. George's Hall, Liverpool , donde el arquitecto, Harvey Lonsdale Elmes , solicitó que Reid participara en el diseño de ventilación. [33]Reid consideró que este era el único edificio en el que su sistema se llevó a cabo por completo. [34]
Fans [ editar ]
Con el advenimiento de la energía de vapor práctica , los ventiladores finalmente podrían usarse para ventilación. Reid instaló cuatro ventiladores de vapor en el techo del St George's Hospital en Liverpool , de modo que la presión producida por los ventiladores forzaría el aire entrante hacia arriba y a través de las rejillas de ventilación del techo. El trabajo pionero de Reid proporciona la base para los sistemas de ventilación hasta el día de hoy. [28] Fue recordado como "el Dr. Reid el ventilador" en el siglo XXI en discusiones sobre eficiencia energética , por Lord Wade de Chorlton . [35]
Historia y desarrollo de estándares de tasa de ventilación [ editar ]
Ventilar un espacio con aire fresco tiene como objetivo evitar el "aire malo". El estudio de lo que constituye el mal aire se remonta al siglo XVII, cuando el científico Mayow estudió la asfixia de animales en botellas confinadas. [36] El componente venenoso del aire fue identificado más tarde como dióxido de carbono (CO2), por Lavoisier a finales de 1700, iniciando un debate sobre la naturaleza del "aire malo" que los humanos perciben como sofocante o desagradable. Las primeras hipótesis incluían concentraciones excesivas de CO2 y agotamiento de oxígeno . Sin embargo, a finales del siglo XIX, los científicos pensaban que la contaminación biológica, no el oxígeno o el CO2, era el componente principal del aire interior inaceptable. Sin embargo, ya en 1872 se observó que la concentración de CO2 se correlaciona estrechamente con la calidad del aire percibida.
La primera estimación de las tasas de ventilación mínima fue desarrollada por Tredgold en 1836. [37] Esto fue seguido por estudios posteriores sobre el tema por Billings [38] en 1886 y Flugge en 1905. Las recomendaciones de Billings y Flugge se incorporaron en numerosos códigos de construcción de 1900 a 1920, y publicado como estándar industrial por ASHVE (el predecesor de ASHRAE ) en 1914. [36]
Continuó el estudio de los diversos efectos del confort térmico , el oxígeno, el dióxido de carbono y los contaminantes biológicos. La investigación se llevó a cabo con sujetos humanos controlados en cámaras de prueba. Dos estudios, publicados entre 1909 y 1911, mostraron que el dióxido de carbono no era el componente ofensivo. Los sujetos permanecieron satisfechos en cámaras con altos niveles de CO2, siempre que la cámara permaneciera fría. [36] (Posteriormente, se ha determinado que el CO2 es, de hecho, nocivo en concentraciones superiores a 50.000 ppm [39] ).
ASHVE inició un sólido esfuerzo de investigación en 1919. En 1935, la investigación financiada por ASHVE realizada por Lemberg, Brandt y Morse, nuevamente utilizando sujetos humanos en cámaras de prueba, sugirió que el componente principal del "aire malo" era el olor, percibido por los nervios olfativos humanos. . [40] Se encontró que la respuesta humana al olor era logarítmica a las concentraciones de contaminantes y estaba relacionada con la temperatura. A temperaturas más bajas y más cómodas, las tasas de ventilación más bajas fueron satisfactorias. Un estudio de 1936 en una cámara de pruebas en humanos realizado por Yaglou, Riley y Coggins culminó gran parte de este esfuerzo, considerando el olor, el volumen de la habitación, la edad de los ocupantes, los efectos del equipo de enfriamiento y las implicaciones del aire recirculado, lo que proporcionó una guía para las tasas de ventilación. [41]La investigación de Yaglou ha sido validada y adoptada en los estándares de la industria, comenzando con el código ASA en 1946. A partir de esta base de investigación, ASHRAE (que reemplazó a ASHVE) desarrolló recomendaciones de espacio por espacio y las publicó como Estándar ASHRAE 62-1975: Ventilación para aceptable calidad del aire interior.
A medida que más arquitectura incorporó ventilación mecánica, el costo de la ventilación del aire exterior fue objeto de cierto escrutinio. En 1973, en respuesta a la crisis del petróleo de 1973 y las preocupaciones de conservación, los estándares ASHRAE 62-73 y 62-81) redujeron la ventilación requerida de 10 CFM (4.76 L / S) por persona a 5 CFM (2.37 L / S) por persona. En climas fríos, cálidos, húmedos o polvorientos, es preferible minimizar la ventilación con aire exterior para ahorrar energía, costos o filtración. Esta crítica (por ejemplo, Tiller [42] ) llevó a ASHRAE a reducir las tasas de ventilación exterior en 1981, particularmente en áreas de no fumadores. Sin embargo, la investigación posterior de Fanger, [43] W. Cain y Janssen validó el modelo de Yaglou. Se descubrió que las tasas de ventilación reducidas son un factor que contribuye asíndrome del edificio enfermo . [44]
El estándar ASHRAE de 1989 (Estándar 62-89) establece que las pautas de ventilación apropiadas son 20 CFM (9.2 L / s) por persona en un edificio de oficinas y 15 CFM (7.1 L / s) por persona para las escuelas, mientras que el Estándar 2004 62.1 -2004 tiene recomendaciones más bajas nuevamente (ver tablas a continuación). ANSI / ASHRAE (Estándar 62-89) especuló que "es probable que se satisfagan los criterios de comodidad (olor) si la tasa de ventilación se establece de modo que no se excedan las 1000 ppm de CO 2 " [45] mientras que OSHA ha establecido un límite de 5000 ppm más de 8 horas. [46]
| Autor o fuente | Año | Tasa de ventilación (IP) | Tasa de ventilación (SI) | Fundamento o justificación |
|---|---|---|---|---|
| Tredgold | 1836 | 4 CFM por persona | 2 L / s por persona | Necesidades metabólicas básicas, frecuencia respiratoria y velas encendidas. |
| Billings | 1895 | 30 CFM por persona | 15 L / s por persona | Higiene del aire interior, previniendo la propagación de enfermedades. |
| Flugge | 1905 | 30 CFM por persona | 15 L / s por persona | Temperatura excesiva u olor desagradable |
| ASHVE | 1914 | 30 CFM por persona | 15 L / s por persona | Basado en Billings, Flugge y contemporáneos |
| Códigos de EE. UU. Tempranos | 1925 | 30 CFM por persona | 15 L / s por persona | Lo mismo que arriba |
| Yaglou | 1936 | 15 CFM por persona | 7,5 L / s por persona | Control de olores, aire exterior como fracción del aire total |
| COMO UN | 1946 | 15 CFM por persona | 7,5 L / s por persona | Basado en Yahlou y contemporáneos |
| ASHRAE | 1975 | 15 CFM por persona | 7,5 L / s por persona | Lo mismo que arriba |
| ASHRAE | 1981 | 10 CFM por persona | 5 L / s por persona | Para áreas de no fumadores, precio reducido. |
| ASHRAE | 1989 | 15 CFM por persona | 7,5 L / s por persona | Basado en Fanger, W. Cain y Janssen |
ASHRAE continúa publicando recomendaciones de tasas de ventilación espacio por espacio, que son decididas por un comité de consenso de expertos de la industria. Los descendientes modernos de la norma ASHRAE 62-1975 son la norma ASHRAE 62.1, para espacios no residenciales, y ASHRAE 62.2 para residencias.
En 2004, el método de cálculo se revisó para incluir un componente de contaminación basado en los ocupantes y un componente de contaminación basado en el área. [47] Estos dos componentes son aditivos, para llegar a una tasa de ventilación general. El cambio se realizó para reconocer que las áreas densamente pobladas a veces estaban sobreventiladas (lo que conducía a un mayor costo y energía) utilizando una metodología por persona.
Tasas de ventilación basadas en ocupantes , [47] Norma ANSI / ASHRAE 62.1-2004
| Unidades IP | Unidades SI | Categoría | Ejemplos de |
|---|---|---|---|
| 0 cfm / persona | 0 L / s / persona | Espacios donde los requisitos de ventilación están asociados principalmente con elementos del edificio, no con ocupantes. | Trasteros, Almacenes |
| 5 cfm / persona | 2,5 L / s / persona | Espacios ocupados por adultos, con escasa actividad | Espacio de oficina |
| 7.5 cfm / persona | 3,5 L / s / persona | Espacios donde los ocupantes están involucrados en niveles más altos de actividad, pero no extenuantes, o actividades que generan más contaminantes | Espacios comerciales, vestíbulos |
| 10 cfm / persona | 5 L / s / persona | Espacios donde los ocupantes realizan actividades más extenuantes, pero no ejercicio, o actividades que generan más contaminantes | Aulas, entornos escolares |
| 20 cfm / persona | 10 L / s / persona | Espacios donde los ocupantes hacen ejercicio o actividades que generan muchos contaminantes | pistas de baile, salas de ejercicios |
Tasas de ventilación basadas en áreas , [47] Norma ANSI / ASHRAE 62.1-2004
| Unidades IP | Unidades SI | Categoría | Ejemplos de |
|---|---|---|---|
| 0,06 cfm / pie 2 | 0,30 l / s / m 2 | Espacios donde la contaminación del espacio es normal o similar a un entorno de oficina | Salas de conferencias, vestíbulos |
| 0,12 cfm / pie 2 | 0,60 l / s / m 2 | Espacios donde la contaminación del espacio es significativamente mayor que un entorno de oficina | Aulas, museos |
| 0,18 cfm / pie 2 | 0,90 l / s / m 2 | Espacios donde la contaminación del espacio es incluso mayor que la categoría anterior | Laboratorios, aulas de arte |
| 0,30 cfm / pie 2 | 1,5 l / s / m 2 | Espacios específicos en deportes o entretenimiento donde se liberan contaminantes | Deportes y Entretenimiento |
| 0,48 cfm / pie 2 | 2,4 l / s / m 2 | Reservado para áreas de natación bajo techo, donde las concentraciones químicas son altas. | Zonas de baño cubiertas |
La adición de tasas de ventilación basadas en ocupantes y áreas que se encuentran en las tablas anteriores a menudo resulta en tasas significativamente reducidas en comparación con el estándar anterior. Esto se compensa en otras secciones de la norma que requieren que esta cantidad mínima de aire se entregue realmente a la zona de respiración del ocupante individual en todo momento. Por lo tanto, la entrada total de aire exterior del sistema de ventilación (en sistemas de volumen de aire variable (VAV) de múltiples zonas) podría ser similar al flujo de aire requerido por la norma de 1989.
De 1999 a 2010, hubo un desarrollo considerable del protocolo de aplicación para las tasas de ventilación. Estos avances abordan las tasas de ventilación basadas en el proceso y los ocupantes, la eficacia de la ventilación de la habitación y la eficacia de la ventilación del sistema [48].
Problemas [ editar ]
- En climas cálidos y húmedos, el aire de ventilación no acondicionado entregará aproximadamente una libra de agua por día por cada cfm de aire exterior por día, promedio anual. Esta es una gran cantidad de humedad y puede crear serios problemas de humedad y moho en el interior.
- La eficiencia de la ventilación está determinada por el diseño y la distribución, y depende de la ubicación y la proximidad de los difusores y las salidas de aire de retorno. Si están ubicados muy juntos, el aire de suministro puede mezclarse con aire viciado, disminuyendo la eficiencia del sistema HVAC y creando problemas de calidad del aire.
- Los desequilibrios del sistema ocurren cuando los componentes del sistema HVAC están mal ajustados o instalados y pueden crear diferencias de presión (demasiado aire circulante crea una corriente de aire o muy poco aire circulante crea estancamiento).
- La contaminación cruzada ocurre cuando surgen diferencias de presión, lo que obliga al aire potencialmente contaminado de una zona a una zona no contaminada. Esto a menudo implica olores o COV no deseados.
- La reentrada del aire de escape ocurre cuando las salidas de escape y las tomas de aire fresco están demasiado cerca, o los vientos predominantes cambian los patrones de escape, o por infiltración entre los flujos de aire de admisión y escape.
- El arrastre de aire exterior contaminado a través de los flujos de entrada provocará la contaminación del aire interior. Hay una variedad de fuentes de aire contaminado, que van desde efluentes industriales hasta COV que se desprenden de las obras de construcción cercanas. [49]
Ver también [ editar ]
- Ingeniería arquitectónica
- Seguridad biológica
- Humo de tabaco ambiental
- Campana extractora
- Potencia de cabecera
- Calefacción, ventilación y aire acondicionado
- Ventilación de recuperación de calor
- Ingeniería Mecánica
- Distribución del aire ambiente
- El síndrome del edificio enfermo
- Chimenea solar
- Atrapavientos
Referencias [ editar ]
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Enlaces externos [ editar ]
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Centro de ventilación e infiltración de aire (AIVC) [ editar ]
- Publicaciones del Centro de ventilación e infiltración de aire (AIVC)
Programa de Energía en Edificios y Comunidades (EBC) de la Agencia Internacional de Energía (IEA) [ editar ]
- Publicaciones del Programa de Energía en Edificios y Comunidades (EBC) de la Agencia Internacional de Energía (IEA) Proyectos de investigación relacionados con la ventilación-anexos:
- EBC Anexo 9 Tasas mínimas de ventilación
- EBC Anexo 18 Sistemas de ventilación controlados por demanda
- EBC Anexo 26 Ventilación energéticamente eficiente de recintos grandes
- EBC Anexo 27 Evaluación y demostración de sistemas de ventilación domésticos
- EBC Anexo 35 Estrategias de control para la ventilación híbrida en edificios de oficinas nuevos y modernizados (HYBVENT)
- EBC Anexo 62 Refrigeración por ventilación
Sociedad Internacional de Clima y Calidad del Aire Interior [ editar ]
- Diario de aire interior
- Actas de la conferencia de aire interior
Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) [ editar ]
- Estándar 62.1 de ASHRAE - Ventilación para una calidad de aire interior aceptable
- Estándar 62.2 de ASHRAE - Ventilación para una calidad de aire interior aceptable en edificios residenciales